am Puls Biologie 8, Schulbuch

37 Vererbungsregeln und Humangenetik 2.1 Die Neukombination von Genen Die Rekombination führt zur Variation Aufgaben W 1 Meiose: Wiederhole den Ablauf der Meiose mithilfe des Schulbuchs der 6. Klasse. Notiere dir kurze Erklärungen der Begriffe haploid und diploid sowie homologe Chromo- somen. W 2 Variation . Vergleiche die Anzahl möglicher genetischer Rekombinationsmög- lichkeiten beim Menschen mit der Welt­ bevölkerungszahl. Berechne dazu die Rekom- binationsmöglichkeiten bei der Bildung von Keimzellen beim Menschen, danach die durch die zufällige Kombination zweier Eltern. Basiskonzept Variabilität, Verwandtschaft, Geschich- te und Evolution: Meiose und Befruch- tung leisten einen wesentlichen Beitrag zur Variabiliät innerhalb einer Art. Dadurch kann Selektion stattfinden (siehe S. 70). Durch die Meiose entstehen aus einer diploiden haploide Zellen. Bei der Befruchtung verschmel- zen dann wiederum zwei haploide Zellen zu einer diploiden Zelle. Warum ist das so? Abbildung 1 zeigt dies anhand eines einfachen Beispiels. Hier sind drei homolo- ge Chromosomen dargestellt, auf jedem Chromo- som ist die Lage eines bestimmten Gens mit einem Buchstaben markiert. Angenommen, das Gen auf dem obersten Chromosom codiert für die Haarfarbe. In der Zelle existieren zwei Varian- ten dieses Gens, A und a. Von der Mutter stammt die Variante a, die für rote Haare codiert, und vom Vater A, welche für schwarze Haare codiert. Solche unterschiedlichen Varianten eines Genes werden als Allele bezeichnet. Auf dem zweiten dargestellten Chromosom liegen beispielsweise Allele für glattes (B) oder lockiges Haar (b), auf einem dritten Allel für Sommersprossen (C) oder keine Sommersprossen (c). Die dargestellte Urkeimzelle enthält Chromoso- men mit der Genausstattung AaBbCc, dem Erb- bild oder Genotyp der Zelle. Weil sich die mütter- lichen und väterlichen Allele unterscheiden (A und a, etc.) ist diese Zelle heterozygot bezogen auf dieses Gen. Enthielte sie gleiche Allele von beiden Eltern (A und A oder a und a), wäre die Zelle homozygot bezogen auf dieses Gen. Vor der Meiose wird die DNA verdoppelt (Replika- tion). Jedes Chromosom besteht dann aus zwei identischen Chromatiden ( k Abb. 1 oben rechts). Der Genotyp ist unverändert AbBbCc. Im Lauf der Meiose werden die mütterlichen und väterlichen Allele zufällig auf die Keimzellen verteilt. Da- durch entstehen mehrere Kombinationsmöglich- keiten. In diesem Beispiel mit drei homologen Chromosomen (also n = 3, 2 n = 6) ergeben sich rechnerisch 2 3 , also 8 genetische Varianten ( k Abb. 1 unten). Bei 10 homologen Chromoso- menpaaren wären es 2 10 , also 1024 Varianten. Der Mensch hat n = 23 verschiedene Chromosomen – berechne, wie viele Keimzellenvarianten sich theoretisch ergeben! Das ist noch nicht alles. Wie du in der 6. Klasse gelernt hast, können homologe Chromosomen untereinander Chromosomenabschnitte aus­ tauschen. Dieser als Crossing-over bezeichnete Vorgang erhöht die Variation noch zusätzlich ( k S. 43). Im Zuge der sexuellen Fortpflanzung kommt es zu einer Verschmelzung der beiden Keimzellen. Dabei werden mütterliche und väterliche Allele zusammengeführt. In der Regel gibt es in einer Art mehr als zwei Allele pro Gen (bei den Blut- gruppen des Menschen sind es zB drei, k S. 40). So wird die Anzahl der Kombinationsmöglichkei- ten nach der Befruchtung nochmal größer: Hier- bei verschmelzen genetisch unterschiedliche Keimzellen miteinander. Bei drei Chromosomen gibt es dafür 2 3 · 2 3 = 64 Kombinationsmöglichkei- ten, bei zehn Chromosomen über eine Million! Durch Meiose und Befruchtugn kommt es zu einer Neukom- bination von Gen­ varianten (Allelen) Variabilität, Verwandt- schaft, Geschichte und Evolution abC ABc aBC Abc AbC aBc abc ABC b c A B C a b c A B C a A kann das dominante Allel für schwarze Haare sein, a das rezes- sive Allel für rote Haare. Urkeimzelle 2n = 6 DNA-Replikation Meiose Anzahl der Keimzelltypen (n = 3): 2 3 = 8 (ohne Crossingover) Abb.1: Rekombination von Genen: Bei der Bildung haploider Keimzellen aus diploiden Urkeimzellen gibt es allgemein 2n mögliche Varianten. Nur zu Prüfzwecken – Eigentu des Verlags öbv